Transporte e a compactação de sólidos.

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OPERAÇÕES MECÂNICAS COM SÓLIDOS GRANULARES

→ Fragmentação de sólidos;

→ Separação de tamanhos;

→ Mistura de sólidos;

→ Transporte e a compactação de sólidos.

I.1 – Fragmentação

→ Operação também conhecida como moagem

e cominuição, consiste na redução de tamanho

de um determinado material.

→ Grosseira, intermediaria ou fina:

Grosseira  20 mesh

Intermediária  200 – 20 mesh (74 a 840 microns) Fina < 200 mesh

PS: Um dado moinho pode operar em mais de uma classe – CLASSIFICAÇÃO OPERAÇÕES DE MOAGEM

Cominuição

A redução de tamanho ao longo da Historia

5

APLICAÇÕES FARMACÊUTICAS:

-

preparo de suspensões;

- facilitar mistura dos componentes em uma

mistura para drageamento;

- Aumentar a área superficial;

- redução do volume do material.

* INDÚSTRIA FARMACÊUTICA →

Ex: - Produtos químicos;

- Tecidos animais;

- Compostos vegetais: duros: sementes;

fibrosos: raízes;

moles: flores e folhas

Fragmentação

 Inúmeros métodos de fragmentação podem

ser empregados.

a) Dureza

➢ 1 – 3: Materiais moles –Riscados com a unha; ➢ 3 – 7 : Materiais intermediários;

➢ 7– 9: Materiais duros – Riscados com uma faca.

b) Elasticidade

(Ex. borracha e giz)

 FATORES A SEREM CONSIDERADOS

c) Abrasividade

d) Aderência

g) Efeito fisiológico do material

h) A pureza do produto

i) Relação Tamanho do prod/Tamanho Alimentado

j) A densidade do material

Fragmentação

e) Temperatura de amolecimento do material

f) Estrutura do material

– Consumo de Energia na Fragmentação

> 98% de Perdas:

- deformação do material sem fratura; - deformações c/ fratura;

- distorções do equipamento,

- atrito partículas-partículas partícula/equipamento, - aquecimento do material e equipamento,

- vibração, - barulho, etc.

Processo basicamente energético:

Energia necessária para ruptura do material Deformação elástica-plástica-ruptura

COMINUIÇÃO

- Estimativa da energia consumida na fragmentação

a) LEI DE KICK:

W = consumo de energia/unidade de massa; m = D₁/D₂= razão de fragmentação;

K = const. experimental que depende do equip. e tipo de material. (m) ln K ) D D ( ln K W 2 1 = =

)

ln( m

C

K

W

C

W

=



=





b) LEI DE RITTINGER (+ usada que a Lei de Kick – E  nova superfície formada).

“O trabalho necessário para fragmentar o sólido é proporcional ao aumento de superfície produzido”

) 1 1 ( 1 2 D D K W= R − K_R = constante experimental que depende do equipamento e tipo de material;

W = consumo por unidade de massa e por unidade de tempo

W_t= consumo total C = Capacidade de moagem D = diâmetro de partícula ) 1 1 ( 1 2 D D C K W C Wt=  = R  −

EXEMPLO: Consome-se 30 HP para moer 140 ton/h de um material de 2 mm e para 1 mm. Qual a energia necessária para moer 120 ton/h do mesmo material entre 1 e 0,5 mm? ) 1 1 ( 1 2 D D C K W C Wt =  = R  − HP 6 , 51 W 72 , 1 ) 2 1 1 1 ( 140 ) 1 1 5 , 0 1 ( 120 30 W ) D 1 D 1 ( C K ) D 1 D 1 ( C K W C W C W W 2 t 2 t 1 1 1 R 1 2 2 R 1 1 2 2 1 t 2 t 1 2 = → = −  −  = −   −   =   =

Refazer o exercício utilizando a Lei de Kick...

c) LEI DE BOND (Estimativas + realistas).

W = kWh/t W C W m D w W t i  =       −  = 100 1 1 2

 Índices de trabalho para moagens a úmido (kWh/t) - Moagens a seco multiplicar pôr 1,34

D₂é dado em m, e wi é o índice de trabalho do material, C = capacidade moagem (ton/h).

- Mecanismos de Fragmentação



Equipamentos Para a Fragmentação

- Adequado para materiais moles: Ex. raízes, madeiras, peles e tecidos animais



Faixa de redução de tamanho – métodos corte

Almofarizes

Gral e pistilo

Faixa de redução

OBTENÇÃO DE PÓS Moinho de rolos

compressão

Obtenção de Pós

Impacto

Obtenção de Pós

MOINHO DE MARTELOS

IMPACTO

variadas faixas granulométricas para o produto; operação contínua;

pequeno risco de contaminação do produto. Desvantagens:

A alta velocidade de operação causa o aquecimento do material no equipamento, podendo degradar materiais termosensíveis;

risco de entupimento;

MOINHO VIBRATÓRIO

IMPACTO

OBTENÇÃO DE PÓS

MOINHO DE BOLAS

Indústria Farnacêutica:

D  1 m; Db  20 à 150 mm (30 à 50 % do volume do cilíndro).

Rotação Crítica de Moinho de Bolas:

D = diâmetro do moinho; D_b = diâmetro das bolas, ambas em cm; e n_cé dado em rpm. b c

D

D

423

n

−

=

Faixas de operação de moinhos de bolas:

 65 a 70% de n

moagem fina a úmido com

suspensões viscosas;

 70 a 75% de n

moagem fina a úmido com

suspensões pouco viscosas;

 75 a 80% de n

moagem a seco ou, a úmido

de partículas grandes

Outros moinhos



moinhos de energia fluida;



moinhos coloidais: produção de

suspensões

e

emulsões

coloidais

(partículas  1 m).

 Britador de pinos

Fragmentação

OBTENÇÃO DE PÓS

MOINHO DE ENERGIA FLUIDA

Impacto e atrito

1 10 100 1.000 10.000 100.000

Diâmetro de partícula (µm)

Ex. Moinhos coloidais

-Tipos de Operações de Moagem:

a) Operação em batelada ou contínua:

moinho

moinho

carga descarga

A

P

Operação em

Batelada

Operação Contínua

em circuito aberto



Circuito aberto ou fechado

A

moinho

ciclone

P

reciclo

Operação em circuito fechado com separação a seco

Ex.1



Circuito aberto ou fechado

moinho

P

A

reciclo

peneira

Operação em circuito fechado com separação a seco

Ex.2



Moagem a seco ou a úmido

P

A

Operação em circuito fechado com separação a úmido em um estágio

> http://www.nzifst.org.nz/unitoperations/sizereduction1.htm

Obtenção de Pós

Seleção do métodos de redução do tamanho de

partícula

• Propriedades físico-químicas do material

•Forma da partícula

•

Uso do pó e tamanho de partícula requerido

• Custo do processo

•

Conhecimento das influências relativas ao processo e